Электронные компоненты для ремонта и хобби

Диоды Шоттки улучшают реакцию компаратора на переходные процессы

Analog Devices ADCMP601 ADG772 ADR390

В предыдущей статье [1] схема переключала прецизионные опорные напряжения на неинвертирующем входе микросхемы быстродействующего компаратора. В схеме используется мультиплексор 2-1, работающий по принципу «разрыв перед замыканием» (Break-Before-Make, BBM). Мультиплексоры имеют паразитную емкость, инжекция заряда QD1INJ которой в сток D1 мультиплексора может привести к возникновению напряжений ошибки на опорном входе компаратора (Рисунок 1).

Инжекция заряда может вызвать всплески напряжения на выходе компаратора напряжения, и эти всплески могут привести к логическим ошибкам.
Рисунок 1. Инжекция заряда может вызвать всплески напряжения на выходе компаратора
напряжения, и эти всплески могут привести к логическим ошибкам.

Приблизительное значение пикового напряжения ошибки выражается формулой:

где CD1OFF – емкость вывода D1 микросхемы IC2, CIN – входная емкость компаратора, равная примерно 1 пФ. Интервал tBBM между разрывом и замыканием ключей мультиплексора составляет приблизительно 3 нс, а задержка распространения сигнала в компараторах ADCMP608 и ADCMP609 превышает это значение в 10 раз. Следовательно, изменить свое состояние за 3 нс они не могут. Микросхемы ADCMP601 и ADCMP602 из того же семейства в 10 раз быстрее. Эти микросхемы, к сожалению, могут быть чувствительны к инжектированным всплескам. Превышение уровня высокого опорного напряжения VREFH может привести к резкому кратковременному скачку выходного напряжения.

Когда высокое опорное напряжение превысит напряжение на инвертирующем входе компаратора, уровень сигнала на его выходе снова становится высоким или вырабатывает всплеск. При идеальном пороге компаратора уровень его выходного сигнала начинает меняться на низкий с задержкой. Рост положительного напряжения ошибки начинается с дополнительной задержкой, определяемой временем выключения канала А микросхемы IC2. В техническом описании ADCMP601 показана инжекция заряда в вывод истока. В данном случае, однако, играет роль инжекция заряда в вывод стока. В качестве грубой оценки можно использовать данные по инжекции заряда из технического описания. При изменении знака инжекции заряда в зависимости от значения синфазного напряжения, заряд на выводе D1 составляет около 0.8 пКл при напряжении VD1, которое равно высокому опорному напряжению, и примерно –0.3 пКл при низком опорном напряжении VREFL. Это напряжение спадает с задержкой, определяемой временем включения каналов в аналоговом коммутаторе ADG772 (IC2). Непредусмотренный возврат выходного сигнала компаратора к высокому уровню, хотя и длится не более 5 нс, может вызвать неожиданное срабатывание некоторых логических схем. Аналогичная ситуация может возникнуть, когда входное линейно изменяющееся напряжение с отрицательным наклоном пересекает низкое опорное напряжение.

Инжекция заряда может вызвать всплески напряжения на выходе компаратора напряжения, и эти всплески могут привести к логическим ошибкам.
Рисунок 2. Диод Шоттки D1 подавляет положительные всплески напряжения, возникающие на неинвертирующем
входе компаратора IC1 вскоре после перехода уровня выходного напряжения от высокого к низкому.
Диод D2 подавляет отрицательные всплески напряжения при переходе уровня выходного напряжения
от низкого к высокому.

Чтобы исключить эти опасные состояния, можно добавить два диода с барьерами Шоттки (Рисунок 2). Диод D1 начинает проводить ток, когда напряжение на выводе D1 превысит высокое опорное напряжение примерно на 200 мВ, тогда как D2 открывается, если напряжение опускается на 200 мВ ниже низкого опорного напряжения. Кроме того, нелинейная емкость перехода этих диодов увеличивается с ростом прямого напряжения от 0.7 пФ при прямом напряжении 0 В до примерно 1.05 пФ при прямом напряжении 100 мВ. При входных напряжениях, близких к высокому опорному напряжению, диод D2 смещается в обратном направлении почти на 2 В, и его емкость падает примерно до 2/3CD(0), где CD – емкость несмещенного диода. Суммарная емкость диодов D1 и D2 составляет 1.5 пФ. Это значение может увеличить входную емкость. Поскольку инжекция заряда не превышает 0.8 пКл, выброс напряжения на выводе D1 составляет менее 160 мВ.

Диоды D1 и D2 находятся внутри IC4 – сборки из трех диодов HSMS-282L, но также можно использовать сборку с парой диодов.

Ссылка

  1. Štofka, Marián. Два опорных напряжения повышают точность гистерезиса

Материалы по теме

  1. Datasheet Analog Devices ADCMP601
  2. Datasheet Analog Devices ADG772
  3. Datasheet Analog Devices ADR390
  4. Datasheet Broadcom HSMS-282L

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Schottky diodes improve comparator's transient response

12 предложений от 10 поставщиков
Сдвоенный 4-канальный высокопроизводительный аналоговый мультиплексор
ADCMP601BKSZ-R2
Analog Devices
146 ₽
T-electron
Россия и страны СНГ
ADCMP601BKSZ-R2
Analog Devices
206 ₽
ADCMP601BKSZ-RL
Analog Devices
по запросу
ADCMP601
Analog Devices
по запросу
Corebai - АЦП, ЦАП, ОУ, интерфейсы и другие аналоговые микросхемы поступили на склад
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя